Accu-impedantie: hoe weerstand veroudering onthult

Accu-impedantie is de weerstand die een accu biedt aan wisselstroom. Hoe hoger de impedantie, hoe meer energie verloren gaat en hoe sneller de accu veroudert. Met impedantiespectroscopie (EIS) krijg je inzicht in de interne staat van de accu.

Wat is impedantie en waarom is het belangrijk?

Impedantie is de weerstand die een accu biedt aan wisselstroom, gemeten in ohm (Ω). Het is een combinatie van weerstand, capaciteit en inductie, en verandert met de frequentie van de stroom. Bij een elektrische auto is de impedantie belangrijk omdat het de efficiëntie van het laden en ontladen beïnvloedt. Een hoge impedantie betekent meer warmteverlies en minder vermogen.

Impedantie is ook een vroege indicator van veroudering. Naarmate een accu oud wordt, neemt de interne weerstand toe door degradatie van de elektroden en elektrolyt. Dit merk je aan een snellere spanningsval onder belasting en een lagere actieradius.

Met EIS kun je de impedantie over een breed frequentiebereik meten. Hierdoor kun je specifieke processen onderscheiden, zoals de weerstand van de elektrolyt, de ladingsoverdracht aan de elektroden en diffusie van lithium-ionen. Zo zie je precies welk onderdeel van de accu degradeert.

Hoe meet je impedantie met EIS?

Bij impedantiespectroscopie wordt een kleine wisselstroom met variërende frequentie door de accu gestuurd (doorgaans 1 mHz tot 1 kHz). De gemeten spanning en stroom worden geanalyseerd om de impedantie te bepalen. De resultaten worden vaak weergegeven in een Nyquist- of Bode-plot.

In een Nyquist-plot zie je een halve cirkel voor de ladingsoverdracht en een schuine lijn voor diffusie. De diameter van de halve cirkel geeft de ladingsoverdrachtsweerstand. Hoe groter de diameter, hoe slechter de ladingsoverdracht.

Het meten zelf duurt doorgaans enkele minuten, afhankelijk van de frequenties. Het is niet-destructief, dus je accu blijft intact. In de praktijk wordt EIS vooral in laboratoria gebruikt, maar er komen ook steeds meer draagbare apparaten voor de werkplaats.

Wat zegt een meetresultaat over de accugezondheid?

Een nieuwe lithium-ion accu heeft een impedantie van circa 10–30 mΩ per cel, afhankelijk van het type. Na verloop van tijd kan dit oplopen tot twee of drie keer zo hoog. Een toename van 20 tot 30 procent duidt vaak op normaal veroudering; boven de 50 procent is er meestal sprake van versnelde degradatie of een defect.

Impedantie kan ook een rol spelen bij het vaststellen van de ‘gezondheidstoestand’ (State of Health, SoH). Waar SoH vaak gebaseerd is op capaciteit, geeft impedantie extra informatie over de interne weerstand. Een combinatie van beide geeft een completer beeld.

Sommige auto-onderhoudsbedrijven gebruiken impedantiemetingen om accu's te testen. Als je weet hoe je de resultaten moet interpreteren, kun je inschatten of een accu nog lang meegaat of binnenkort vervangen moet worden.

Wat kun je doen om impedantietoename te beperken?

Je kunt de toename van impedantie beperken door de accu niet bloot te stellen aan extreme temperaturen, zowel hoge als lage. Hoge temperaturen versnellen chemische reacties die leiden tot degradatie. Lage temperaturen verhogen tijdelijk de impedantie, maar dat is niet permanent schadelijk.

Daarnaast is het verstandig om de accu niet volledig te ontladen of op 100 procent te laten staan. Een laadniveau tussen 20 en 80 procent is doorgaans het beste voor de levensduur. Snel laden op hoge vermogens kan de impedantie ook verhogen, dus gebruik snelladen alleen als het nodig is.

Regelmatige kalibratie van de accu, zoals een keer per maand volledig opladen en daarna langzaam ontladen, kan helpen om de metingen nauwkeurig te houden. Raadpleeg voor specifieke aanbevelingen de handleiding van je auto.

Impedantie in de praktijk: hoe gebruik je het bij aankoop van een occasion?

Bij de aankoop van een tweedehands elektrische auto kun je vragen naar een impedantierapport of zelf een meting uitvoeren met een impedantietester. Dit geeft inzicht in de staat van de accu, veel meer dan alleen de opgegeven SoH.

Controleer of de impedantiewaarden binnen het normale bereik liggen voor dat specifieke accutype. Vergelijk eventueel met een vergelijkbare nieuwe accu. Let ook op consistentie tussen de cellen; grote verschillen kunnen duiden op een zwakke cel.

Een impedantietest kan een onderhandelingspunt zijn: als de accu meer dan gemiddeld degradeert, kun je een lagere prijs vragen. Het is een investering van een paar tientjes, maar het kan duizenden euro's besparen.

Veelgestelde vragen

Kan ik zelf de impedantie van mijn accu meten?

Ja, er zijn relatief betaalbare impedance testers op de markt, maar de interpretatie van de resultaten is complex. Voor een betrouwbaar oordeel kun je beter naar een specialist of een BMS-uitleesapparaat gaan.

Hoe verhoudt impedantie zich tot de State of Health (SoH)?

SoH is meestal een percentage van de oorspronkelijke capaciteit. Impedantie geeft extra info over de interne weerstand. Een accu kan nog veel capaciteit hebben maar een hoge impedantie, wat betekent dat hij minder vermogen kan leveren.

Is een hoge impedantie altijd een teken van veroudering?

Nee, bij lage temperaturen stijgt de impedantie tijdelijk. Ook na een koude start kan de impedantie hoger zijn. Daarom is het belangrijk om metingen bij vergelijkbare temperaturen uit te voeren.